云計算其實就是“網(wǎng)絡即計算機”這種理念的一種實現(xiàn)：世界上再也沒有任何本地計算終端，無論是電腦還是手機，所有的計算資源只集中分布在全球各處的幾個大型數(shù)據(jù)中心之內(nèi)，所有的終端都連接到這些數(shù)據(jù)中心，核心交換機是網(wǎng)絡中最為關鍵的節(jié)點。隨著云計算、大數(shù)據(jù)等技術的流行，這些節(jié)點面臨很大的數(shù)據(jù)交換壓力，由此推動了核心交換機技術的突飛猛進。
云計算為我們帶來了什么?這個話題在很多人看起來有些老生常談，因為答案無外乎是更為簡便的服務模式、更為彈性且按需付費的計量方法或者更低的成本等諸如此類的內(nèi)容。不過，如果我們不從應用方面考慮這一問題，而是換一種角度，從設備提供商的角度來審視的話，會發(fā)現(xiàn)答案截然不同。
對于設備提供商而言，云計算最大的好處，就是為用戶提供了一個將設備更新?lián)Q代的理由。市場調研機構Gartner在2012年7月最新公布的數(shù)據(jù)顯示，今年全球IT支出金額總量將增長3%，達到3.6萬億美元。這一增長很大程度上得益于云計算的概念。根據(jù)Gartner同期公布的另一組預測數(shù)據(jù)，到2016年，用戶在云計算方面的IT支出總量將是2012年的一倍，達到2070億美元。
那么，為什么云計算會讓用戶心甘情愿地從口袋中掏出錢來?
對于云計算，大部分人都承認，其改變了傳統(tǒng)的IT交付模式。如今，越來越多的數(shù)據(jù)和流量都開始集中在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，計算資源與存儲資源正在從客戶端向服務器端傾斜。對于這種現(xiàn)象，有一個非常形象的說法：數(shù)據(jù)大集中。這一名詞最早出現(xiàn)在金融行業(yè)的業(yè)務處理之中，而今，數(shù)據(jù)集中或者數(shù)據(jù)整合的趨勢已經(jīng)開始向眾多行業(yè)進行拓展。虛擬桌面的應用，無疑就是最好的佐證之一。
數(shù)據(jù)的集中處理，也就是將大部分的數(shù)據(jù)處理工作全部交給數(shù)據(jù)中心。毫無疑問，無論是從成本節(jié)省的幅度還是可管理性上，都要遠遠高于將業(yè)務數(shù)據(jù)留在本地客戶端的做法。然而，這卻對數(shù)據(jù)中心的性能提出了新的要求。對于用戶而言，提高性能的最有效做法之一就是對IT設備進行更新。這無疑正中了設備提供商的下懷。
不一樣的
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡
數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)中心流動得越多，帶給數(shù)據(jù)中心的壓力也就越大。因此，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為一個不同基礎設施間緊密關聯(lián)，同時能夠并發(fā)進行數(shù)據(jù)操作的整體。全球的流量模型正在從客戶端與服務端之間的交換向著服務端與服務端的交換演進。
流量模型的轉變，使得數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡環(huán)境也發(fā)生了一些變化。其中，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量的增長最為顯著，這也使得用戶對網(wǎng)絡設備的性能提出了更高的需求。除此之外，在端口密度、網(wǎng)絡架構等方面，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡也在提出一些新的需求。《計算機世界》曾經(jīng)撰文(2011年4月25日《交換機新生》)列舉了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的七大趨勢，這些趨勢分別是虛擬化、網(wǎng)絡流量模式改變、網(wǎng)絡扁平化、多鏈接半透明互聯(lián)協(xié)議、虛擬物理交換機管理、虛擬機遷移以及網(wǎng)絡聚合等。以上所列出的這些需求和趨勢，同傳統(tǒng)園區(qū)網(wǎng)絡的特性相比起來，更加多樣也更加復雜。
計世資訊2012年發(fā)布的《2011~2012年中國網(wǎng)絡設備市場發(fā)展趨勢研究報告》中認為，網(wǎng)絡設備市場發(fā)展的驅動力包括四個方面，分別是更高的網(wǎng)絡安全性能要求、更高的穩(wěn)定性能、更多的數(shù)據(jù)中心服務需求以及更便捷的網(wǎng)絡管理。同時，這一報告中還提到，接口趨向高速化、多業(yè)務趨向以及交換能力趨向海量化和集群化已經(jīng)成為網(wǎng)絡產(chǎn)品與技術發(fā)展的趨勢。
來自計世資訊的調研數(shù)據(jù)顯示，2009年，國內(nèi)企業(yè)級網(wǎng)絡設備市場規(guī)模為234.7億元，增長率-0.3%，而到2010年這兩項數(shù)據(jù)分別增長到256.3億元以及9.2%。2011年，國內(nèi)企業(yè)級網(wǎng)絡設備市場規(guī)模達到266.8億元，增長率4.1%。
“為了能夠支撐起云計算的架構，我們在未來還會見到交換規(guī)模更為大型的數(shù)據(jù)中心交換機產(chǎn)品。這一市場的競爭也會愈發(fā)激烈。”計世資訊高級分析師丁震表示。
核心交換機哪兒變了?
一方面，云計算正在推動著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的更迭;另一方面，與園區(qū)網(wǎng)和城域網(wǎng)不同，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡又有著自己的獨特特性。這兩方面的因素，使得用戶需要重新擬定采購計劃并掏腰包為此“買單”。對于用戶而言，曾幾何時，云計算確實是以一個市場營銷概念和噱頭的身份出現(xiàn)的。而如今，其神秘的面紗已經(jīng)被掀開，很多用戶已經(jīng)切實了解到其巨大的魅力以及所帶來的市場價值。這也就是為什么設備提供商會“喜歡”云計算這一概念。
云計算之于數(shù)據(jù)中心核心交換機，就好像是在一壺溫水下點起了一團旺火。
市場：新品頻發(fā)
對于數(shù)據(jù)中心核心交換機，大部分人的認知都是從2008年發(fā)布的思科Nexus 7000系列交換機開始的。隨后，2009年，H3C推出S12500數(shù)據(jù)中心核心交換機產(chǎn)品，以100GE為賣點抗衡思科。2010年，阿爾卡特朗訊重整企業(yè)業(yè)務，將OmniSwitch 10000系列產(chǎn)品推上市場。同年年底，瞻博(Juniper)正式發(fā)布其QFabric概念，并于2011年初發(fā)布相關的QFX3500交換機產(chǎn)品。2012年5月，曾經(jīng)主打運營商市場的“大佬”華為發(fā)布了其進入企業(yè)級市場后的首款數(shù)據(jù)中心核心交換產(chǎn)品CloudEngine 12800系列。
同時，在這4年的時間中，包括博科、Force10、極進網(wǎng)絡(Extreme Networks)、Arista Networks、銳捷網(wǎng)絡等也都紛紛推出了自己的數(shù)據(jù)中心核心交換機產(chǎn)品。
從目前我們能夠見到的所有交換機的官方資料來看，作為目前最新發(fā)布的核心交換機產(chǎn)品，華為CloudEngine 12800系列在數(shù)據(jù)上的表現(xiàn)非常搶眼：交換容量48Tbps、單槽位轉發(fā)能力2Tbps、支持24端口40GE/96端口10GE/48端口10GE等線速板卡。整機最大支持96個100GE/288個40GE/1152個10GE線速端口。華為方面資料顯示，CloudEngine 12800系列采用業(yè)界領先的全正交架構設計，能夠減少業(yè)務板與交換網(wǎng)板間的額外走線損耗并降低延時，提高槽位帶寬。同時發(fā)布的TOR交換機CloudEngine 6800系列支持4個40GE上行接口和48個10GE下行接口。而對于產(chǎn)品推出時間已經(jīng)比較長的產(chǎn)品，相關廠商都會通過軟件升級或者發(fā)布新模塊的方式，最大可能地滿足用戶的新需求。比如說，在華為發(fā)布CloudEngine 12800的同時，阿爾卡特朗訊就宣布為OmniSwitch 10000系列增加8端口40GE和16端口10GE模塊，并對架頂和核心交換機軟件進行升級。
在這4年間，綜合類大型IT廠商也開始越來越多地認識到網(wǎng)絡的重要性。2009年年底，惠普宣布以27億美元現(xiàn)金收購一代網(wǎng)絡巨頭3Com;2010年10月，IBM公司收購網(wǎng)絡刀片交換機廠商Blade Network;2011年7月，戴爾宣布收購數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡解決方案提供商Force 10。2012年，我們身邊是否還會出現(xiàn)這種綜合類大型廠商吞并網(wǎng)絡公司的案例，我們將試目以待。
產(chǎn)品：功能豐富
云計算需求推動了數(shù)據(jù)中心核心交換機的發(fā)展，而為了滿足這種需求，數(shù)據(jù)中心核心交換機產(chǎn)品就要從屬性上貼近云計算的特性，做出適合云計算發(fā)展的變化。上文所提到的虛擬化、網(wǎng)絡流量模式改變、網(wǎng)絡扁平化、多鏈接半透明互聯(lián)協(xié)議、虛擬物理交換機管理、虛擬機遷移以及網(wǎng)絡聚合等數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡趨勢，很大程度上迎合了云計算資源配比彈性且集中化的特性。
在數(shù)據(jù)中心核心交換機產(chǎn)品中，模塊化是一個非常重要的特性。在足夠背板帶寬的支撐下，用戶可以根據(jù)自己的需要配置不同的接口處理器或者接口卡，以實現(xiàn)不同的功能。同時，如同上文所提到的，模塊化所帶來的靈活性，使得廠商可以隨時對產(chǎn)品做出升級。以H3C的S12500舉例，目前其所擁有的功能模塊包括防火墻接口板模塊、IPS接口板模塊、負載均衡接口板模塊、應用控制網(wǎng)關接口板模塊、網(wǎng)絡分析接口板模塊、無線控制器接口板模塊、流量清洗接口板模塊等，以及多種支持不同端口數(shù)量和網(wǎng)絡協(xié)議的接口板。
如今，大部分高端和中端交換機產(chǎn)品都已經(jīng)實現(xiàn)了模塊化，非模塊化的固定端口產(chǎn)品已經(jīng)不多見了。因此，作為一項基本功能，其也并不值得設備供應商在宣傳中大書特書。不過，模塊化可以說是在數(shù)據(jù)中心核心交換機發(fā)展演進過程中的一個重要歷史節(jié)點，其決定了未來交換機產(chǎn)品的發(fā)展。
諸如設備虛擬化、堆疊、二層網(wǎng)絡、SDN(軟件定義網(wǎng)絡)、虛擬應用流量感知等功能和技術，如今已經(jīng)被太多人所談論，因此在這里不再贅述。值得一提的是，在采訪中，《計算機世界》所采訪到的用戶對于以上這些功能表現(xiàn)出了興趣，對虛擬化應用也有一定需求，但是還只是處于關注階段。而設備供應商普遍認為，云計算為數(shù)據(jù)中心帶來了集中管理、虛擬化數(shù)據(jù)識別、多數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)遷移等問題，未來數(shù)據(jù)中心核心交換機亟需在這些方面尋找到解決方法和突破口。
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的
“摩爾定律”
大名鼎鼎的摩爾定律定義了半導體產(chǎn)品的更新周期為18個月。那么，在數(shù)據(jù)中心核心交換機產(chǎn)品上，是否也存在相同的定律來定義產(chǎn)品的更新周期?
如果我們回顧交換機的發(fā)展歷史，會發(fā)現(xiàn)從其開始真正應用至今，也就不過20年的時間，而數(shù)據(jù)中心核心交換機市場真正興起和發(fā)展的時間相比起來會更短。坊間傳言，思科會在2012年年內(nèi)發(fā)布其Nexus 7000的下一代的產(chǎn)品。如果參照這個數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)中心核心交換機的產(chǎn)品更迭周期大概在4~5年左右。
這樣依據(jù)非官方消息進行的推測似乎顯得不是那么嚴謹。那么我們不妨從最高端芯片的發(fā)布時間來重新看一看數(shù)據(jù)中心核心交換機市場。2012年4月份，博通(Broadcom)正式推出了其100GE交換解決方案BCM88650系列。作為博通Dune Networks Fabrics的第五代產(chǎn)品，BCM88650是一款整合了流量管理、包處理器等功能在內(nèi)的單芯片解決方案。不過，這并不是博通第一款100GE的交換芯片產(chǎn)品。實際上，2010年底，博通對BCM88600的發(fā)布才是其首次推出100GE芯片。再向前追溯的話，我們會發(fā)現(xiàn)博通早在2002年前后就已經(jīng)發(fā)布了10GE的實驗產(chǎn)品，并且在2007年的11月份正式推出了10GE交換芯片BCM56820。當然，隨后發(fā)布的StrataXGS 4系列中的BCM56624也同樣如BCM88650一樣是一款集成化產(chǎn)品。
從推出10GE產(chǎn)品到100GE產(chǎn)品，時間跨度大概經(jīng)歷了3年。作為全球最大的交換芯片廠商之一，博通所推出的芯片產(chǎn)品在當時都可以算得上高端。我們已經(jīng)可以確定，從10GE到100GE芯片升級需要3年時間準備，如果算上核心交換機產(chǎn)品在開發(fā)、工程以及測試中所耗費的時間的話，那么，將數(shù)據(jù)中心核心交換機的“摩爾定律”更新周期定為5年左右是合適的。
也許有人會有疑問，為什么將40GE跳過了?實際上，在博通的規(guī)劃中，已經(jīng)將10GE和40GE融合在了一起。以其BCM56840舉例，這一芯片不僅提供了最多64個10GE端口，還能夠支持40GE。
小貼士
何謂核心交換機?
嚴格地說，核心交換機并不是一種書面上的稱謂，而只能算是約定俗成的叫法。稱其為“核心層交換機(Core Layer Switch)”也許更為合適，也就是被部署在網(wǎng)絡核心層的交換機產(chǎn)品。久而久之，這一稱呼就被簡化為核心交換機(Core Switch)。如今，核心交換機的叫法已經(jīng)成為業(yè)界通用名詞，也會被直接用于出版印刷、宣傳資料以及網(wǎng)絡傳播中。
一般來說，傳統(tǒng)的中型和大型網(wǎng)絡部署都采用三層結構：接入層、匯聚層和核心層。其中，接入層交換機直接連接各類應用與終端。匯聚層主要用來聚合多臺不同接入層交換機設備，并同時處理路由、過濾以及訪問控制列表等內(nèi)容。核心交換機最主要的“任務”是盡可能快地將數(shù)據(jù)幀轉發(fā)，其同時可以應用二層和三層網(wǎng)絡協(xié)議，并具有網(wǎng)管功能。此外，作為網(wǎng)絡的關鍵節(jié)點，核心交換機在設計時也要考慮到容錯和高可靠性。
單獨從協(xié)議支持上來看，理論上說，核心交換機最大的特點就是支持路由表功能，提升VLAN等應用的性能和管理能力。同時，核心交換機一般都配置了專用的控制器來解析三層表頭，因此在轉發(fā)數(shù)量和連接數(shù)方面都比較高。
觀 點
越來越快的更新周期
很多設備供應商都認為，云計算對數(shù)據(jù)中心核心交換機產(chǎn)品的更新起到了推動作用。這種推動，既有性能功能方面的考量，也有產(chǎn)品技術和特性方面的變化。
華為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡解決方案營銷總監(jiān)程劍認為，隨著云計算時代的到來，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡扁平化與虛擬化趨勢越來越明顯。這就要求數(shù)據(jù)中心交換機具備將一臺物理交換機虛擬為多臺邏輯交換機的能力，并且可與多框堆疊技術協(xié)同使用，將物理網(wǎng)絡虛擬為一個大的資源池，提高網(wǎng)絡安全性與可靠性，并滿足用戶資源靈活調配需求。與此同時還要求從核心交換機到TOR交換機全系列支持大二層協(xié)議，便于用戶搭建扁平化大二層網(wǎng)絡，使之業(yè)務部署更加靈活，不受物理位置限制。
H3C核心交換機產(chǎn)品經(jīng)理吳冠標認為，云計算、數(shù)據(jù)集中等近幾年間的應用趨勢，正在對核心交換設備提出更高、更快的性能要求，從而推進產(chǎn)品的更迭速度。另一方面，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品也在適應著這種快速需求發(fā)展，目前的數(shù)據(jù)中心核心設備均采用多級交換架構，通過獨立的交換網(wǎng)板，一方面可以提供更高性能的交換能力，另一方面具有線性擴展空間，以滿足云計算、數(shù)據(jù)集中的發(fā)展。
瞻博網(wǎng)絡亞太區(qū)數(shù)據(jù)中心技術和解決方案部顧問工程師包貴新認為，從功能方面來說，云計算所帶來的新應用，將對數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡從傳統(tǒng)的三層或二層架構進行顛覆性改變，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的理想化要求是能與云計算的特性一致，做到網(wǎng)絡作為統(tǒng)一管理的資源池、不再有層次、可以做到網(wǎng)絡帶寬動態(tài)化調整并按需擴容。對于采用傳統(tǒng)層次化架構數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的核心層交換機，在性能和擴展性上、大集中的箱式設備的靈活性方面需要重點設計，一定程度上對產(chǎn)品的更迭起到了加速作用。
而從產(chǎn)品功能角度，博科資深網(wǎng)絡技術顧問沈之千認為，一款優(yōu)異的核心交換機設計不僅體現(xiàn)在目前提供出色的性能和特性，同時能夠支撐新的技術、新的性能對于產(chǎn)品的平滑更新需求上。云計算時代所需要的CLOS交換矩陣、FPGA可編程硬件芯片、高密度100G和10G支撐、OpenFlow的支持等特性，給核心交換機用戶帶來了長期的投資保護。同時，對于大部分用戶還在使用的不能平滑提升其性能、密度和特性的千兆交換機核心而言，云計算將加快核心交換機的更新。
上海貝爾企業(yè)通信解決方案架構高級經(jīng)理徐向東持有相同的觀點，他認為，目前對于數(shù)據(jù)中心建設而言，采用傳統(tǒng)園區(qū)網(wǎng)產(chǎn)品和架構構建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡已經(jīng)無法滿足云計算和虛擬化的需求。因此，對于建設云化數(shù)據(jù)中心，已不是產(chǎn)品更新?lián)Q代的問題，是要選擇專門針對云計算和虛擬化而設計的產(chǎn)品與架構，放眼今后5年來建設一個可擴展的云數(shù)據(jù)中心。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡交換機已經(jīng)完全不適合云數(shù)據(jù)中心今后的發(fā)展、建設。
現(xiàn)如今，如果我們翻看企業(yè)的采購項目招標書，會發(fā)現(xiàn)里面無一例外地都會特別對數(shù)據(jù)中心交換機提出以下需求：具備高轉發(fā)容量、高端口密度、無阻塞交換架構、業(yè)務調度、精細化服務質量控制以及綠色節(jié)能。這六項指標涵蓋了數(shù)據(jù)中心核心交換機的不同屬性，已經(jīng)成為用戶在進行相關產(chǎn)品采購時所考慮的基本內(nèi)容。這從某種角度也印證了云計算等新應用正在對數(shù)據(jù)中心核心交換機提出新的要求。
